《机械设计基础第二章平面连杆机构课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械设计基础第二章平面连杆机构课件.ppt（84页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,1,第2章 平面连杆机构（Planar link）,2-1 平面四杆机构及其传动特点,2-3 平面四杆机构的基本特性,2-4 平面四杆机构的设计,2-2 平面四杆机构的基本类型和应用,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,2,平面连杆机构：构件用低副（转动副和移动副）连接组成的平面机构。,2-1 平面四杆机构及其传动特点,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,3,面接触，耐磨损,连杆机构的优点,制造方便，易获得较高的制造精度,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,4,实现多种运动规律和轨迹要求,2023年3月
2、13日星期一,第2章 平面连杆机构,5,连杆机构的缺点,低副中存在间隙，如构件与运动副数目较多时，运动 传递的累积误差大；,连杆的惯性力不好平衡，动载荷大，不适合用于高速；,设计较复杂，不易精确实现复杂运动规律等。,最简单的平面连杆机构是由四个构件组成，即平面四杆机构。,注：由N个构件组成的平面连杆机构称为平面N 杆机构，如平面四杆机构、平面六杆机构等等。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,7,铰链四杆机构,含一个移动副的四杆机构,含两个移动副的四杆机构,其他演化型式,2-1 平面四杆机构的基本类型和应用,平面四杆机构的类型,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,8
3、,一、铰链四杆机构,铰链四杆机构：全部由转动副相连的平面四杆机构。,机架,连架杆,连杆,连架杆,曲柄,摇杆,铰链四杆机构基本型式：曲柄摇杆机构、双曲柄机构、双摇杆机构。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,9,整转副(Fully rotating pair)联接的两构件能相对作整周转动的运动副。,整转副,摆转副,整转副,摆转副,摆转副(Partially rotating pair)联接的两构件不能相对作整周转动的运动副。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,10,曲柄摇杆机构(Crank-rocker),双摇杆机构(Double-rocker),机架,曲柄,机架,
4、摇杆,摇杆,摇杆,铰链四杆机构的基本型式：,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,11,铰链四杆机构,等腰梯形机构,双曲柄机构(Double-crank),曲柄,曲柄,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,12,1、曲柄摇杆机构,应用实例一,雷达天线俯仰角调整机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,13,实例二,搅拌机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,14,缝纫机踏板机构,脚踏砂轮机构,实例三、四,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,15,应用实例一：,2、双曲柄机构,惯性筛机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面
5、连杆机构,16,平行四边形机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,17,逆(反)平行四边形机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,18,应用实例二,火车车轮的联动机构,销控机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,20,摄影升降机构,应用实例,双曲柄插床,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,22,应用实例一,3、双摇杆机构,鹤式起重机,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,23,1、曲柄滑块机构,二、含一个移动副的四杆机构,偏置曲柄滑块机构,对心曲柄滑块机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,24,2、导杆
6、机构,取曲柄AB作机架,若lBClAB，转动导杆机构,若lBClAB，摆动导杆机构,应用：牛头刨床、插床、回转式水泵,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,25,3、摇块机构和定块机构,取连杆BC作机架，摇块机构,取滑块作机架，定块机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,26,改变运动副类型转动副变成移动副,改变构件相对尺寸,双滑块机构（正弦）,三、含两个移动副的四杆机构（双滑块机构）,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,27,1、正弦机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,28,2、正切机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连
7、杆机构,29,3、滑块联轴器,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,30,4、椭圆仪,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,31,1、偏心轮机构,四、其他演化型式,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,32,2、天平机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,33,3、牛头刨床机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,34,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,35,2-2 平面四杆机构的基本特性,急回特性,压力角和传动角,死点位置,铰链四杆机构有整转副的条件,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,36,一、
8、急回特性,C2,C1,B2,B1,摇杆摆角：摇杆在两极限位置时的夹角,极位夹角：摇杆在两极限位置时主动曲柄之间所夹的锐角,曲柄运动夹角1和2,2 1,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,37,行程速度变化系数K：,极位夹角：,结论,当机构存在极位夹角 时，机构便具有急回运动特性。且角越大，K值越大，机构的急回性质也越显著。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,38,讨论:(1)若极位夹角=0，则行程速比系数K=1,机构无急回运动。(2)若0，则K1，角越大，K值也越大，机构的急回运动性质越明显。(3)急回作用具有方向性,当原动件的回转方向改变时,急回的行程也跟着变。
9、(4)偏置曲柄滑块机构也有急回运动特性，其极位夹角如图。,(5)摆动导杆机构也有急回运动特性，其极位夹角如图所示。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,39,二、压力角和传动角,作用在从动件上的驱动力F与该力作用点绝对速度vC之间所夹的锐角称为压力角，压力角的余角称为传动角。,结论：1.压力角越小，传动角越大，机构传力性能越好；2.压力角越大，传动角越小，机构传力性能越差，效率低。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,40,连杆BC与从动件CD之间所夹的锐角 称为四杆机构在此位置的传动角。,且 90 90,最小传动角的确定：对于曲柄摇杆机构，min出现在主动件曲柄与
10、机架共线的两位置之一。,传动角大，传力性能好,即当BCD为锐角时，min=BCDmin当BCD为钝角时，min=180-BCDmax,对于一般机械，,对于大功率机械，,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,41,以摇杆CD为主动件，则当连杆与从动件曲柄共线时，机构的传动角0，,这时主动件CD通过连杆作用于从动件AB上的力恰好通过其回转中心，出现了不能使构件AB转动的“顶死”现象，,机构的这种位置称为“死点”,三、死点位置,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,42,曲柄摇杆机构（曲柄为主动件）的死点,无死点存在,练习：,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,
11、43,（1）克服死点的方法,1）利用安装飞轮加大惯性的方法，借惯性作用使机构闯过死点。,2）采用将两组以上的同样机构组合使用，而使各组机构的死点位置相互错开排列的方法。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,44,例1 飞机起落架收放机构,（2）死点的应用,0,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,45,例2 工件夹紧机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,46,四、铰链四杆机构有整转副的条件,整转副：两构件能相对转动3600的转动副。,结论：1、铰链四杆机构有整转副的条件是：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；2、整转副由最短杆与其邻边组
12、成。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,47,结论：1、铰链四杆机构有整转副的条件是：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其余两杆长度之和；2、整转副由最短杆与其邻边组成。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,48,具有整转副的铰链四杆机构型式,最短杆的邻边为机架：,最短杆为机架：,最短杆为连杆：,曲柄摇杆机构,双曲柄机构,双摇杆机构,整转副存在条件：,1）四杆长度满足杆长条件：最短杆与最长杆长度之和小于或等于其他两杆之和。2）构成整转副的构件中必有一个是最短杆。,小结：,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,50,作业：P37,21、23,2023年3月
13、13日星期一,第2章 平面连杆机构,51,设计的基本问题：,根据给定的平面四杆机构的运动（结构、动力）要求，选择机构的类型、确定各构件的尺寸,1、满足预定的运动规律要求,2-3 平面四杆机构的设计,例1、牛头刨床机构,2、满足预定的构杆位置要求,例2、小型电炉炉门的开闭机构,3、满足预定的轨迹要求,例3、搅拌机构,例4、鹤式起重机,三类设计问题：,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,52,设计方法：,图解法、解析法、实验法、图谱法,学习方法：,掌握最基本的铰链四杆机构的设计方法和理论，然后推广到演化形式。,图解法的关键：确定四个铰链中心的位置,2023年3月13日星期一,第2章
14、平面连杆机构,53,一、按照给定的行程速度变化系数K设计四杆机构,例一、曲柄摇杆机构,已知条件：摇杆长度l3，摆角和行程速度变化系数K。,核心问题：确定铰链中心A点的位置，定出l1、l2、l4杆长。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,54,取比例尺l=xmm/mm,解：,2.计算极位夹角,3.按比例作图，求出A的位置，用尺子量取AC1,AC2.,4.计算,B1,B2,例二、偏置曲柄滑块机构,对于给定行程速比系数K、滑块行程H和偏距e时,可以用同样方法设计出曲柄滑块机构.,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,56,例三、摆动导杆机构,已知条件：机架长度l4，行程速度
15、变化系数K。,核心问题：确定l1长度。,取比例尺l=x mm/mm,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,57,二、按给定连杆位置设计四杆机构,取比例尺l=x mm/mm,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,58,三、按给定两连架杆位置设计四杆机构,已知：两连架杆的三对对应位置；求：确定各杆的长度。,方法一、解析法方法二、几何试验法,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,59,解析法:,消去，整理得,实验法,当给定连架杆位置超过三对时，一般不可能有精确解。只能用优化或试凑的方法获得近似解。,1)首先在一张纸上取固定轴A的位置，作原动件角位移i,2)任意取原
16、动件长度AB,3)任意取连杆长度BC，作一系列圆弧;,4)在一张透明纸上取固定轴D，作角位移i,5)取一系列从动件长度作同心圆弧。,6)两图叠加，移动透明纸，使ki落在同一圆弧上。,四、按给定点的运动轨迹设计四杆机构,连杆作平面运动,其上各点的轨迹均不相同。,B、C点的轨迹为圆弧;,其余各点的轨迹为一条封闭曲线。,设计目标:就是要确定一组杆长参数,使连杆上某点的轨迹满足设计要求。,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,63,连杆曲线生成器,设计方法：图谱法,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,64,作业：P37,25、27、28、210,2023年3月13日星期一,第
17、2章 平面连杆机构,65,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,66,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,67,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,68,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,69,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,70,卡车车厢翻斗机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,71,手动抽水机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,72,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,73,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,74,2023年3月13日星期一,第2章 平
18、面连杆机构,75,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,76,唧筒机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,77,回转柱塞泵机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,78,缝纫机下针机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,颚式破碎机主传动机构,2023年3月13日星期一,第2章 平面连杆机构,80,四杆机构演化,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。,
